電路板正在拖累可穿戴醫療電子的綠色前景 | 前沿動態

原文發表于 《科技導報》2026年第1期科技新聞-前沿動態

電路板正在拖累可穿戴醫療電子的綠色前景

可穿戴醫療電子網絡可實現連續生理監測、人機交互和實時醫療支持（圖片來源：

Nature

可穿戴醫療電子正迅速從“可選裝備”變成數字醫療體系的重要基礎設施。從連續血糖監測、心電監護到可穿戴超聲，這類設備以高依從性和實時監測能力，正在重塑慢病管理和健康干預模式。然而，在其快速普及的背后，環境代價長期被忽視。芝加哥大學田博之團隊與康奈爾大學尤峰崎團隊發現源于集成電路制造中使用的關鍵金屬與高能耗工藝是主要污染源。2025年12月31日，相關研究成果發表于

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研究團隊針對血糖監測儀、心電監測儀、血壓監測儀和掌上超聲貼片4種代表性設備進行從搖籃到墳墓的分析。通過構建高分辨率的數據集，研究揭示單臺設備的全球變暖潛值（GWP）在1.1~6.1 kg CO2當量之間。盡管單體排放量顯著低于傳統的智能手機或筆記本電腦，但由于這類設備的使用壽命極短（通常僅為14天至2年），其年化環境足跡在規模化應用后極具挑戰性。

在全球消費趨勢預測中，研究指出到2050年，此類設備的全球年消費量預計將增長42倍，接近20億臺。屆時，由此產生的年度溫室氣體排放量在溫和情景下將達到3.4 MtCO2當量，這已接近當前全球智能手表行業的碳排放水平。此外，隨之而來的電子垃圾處理和生態毒性問題也將日益凸顯。

值得注意的是，該研究推翻了傳統可持續性研究中對塑料污染的過度強調。數據分析表明，采用可回收或生物降解塑料對降低總環境影響的貢獻僅為1.8%~5.4%。真正的環境足跡“熱點”在于電子電路系統：以血糖監測儀為例，其柔性印刷電路板（FPCB）組件貢獻了約95.9%的碳足跡和超過97%的毒性影響。其中，集成電路制造以及黃金（Au）等關鍵金屬的開采與提煉，因其極高的能耗和對水資源的污染風險，成為了主要的生態負擔來源。

針對上述痛點，研究提出了系統層面的緩解對策。通過模塊化設計，將長壽命的控制電路與短壽命的傳感器或電池部件分離，實現控制模塊的重復利用，可使每使用周期的碳排放降低54.6%~62.4%。同時，在不損害性能的前提下，使用銀、銅或導電高分子替代黃金等關鍵金屬，可將全球變暖潛值降低約30%，并將生態毒性指標降低60%以上。

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